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温带气旋

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2018年1月北太平洋发展出强劲温带气旋,拥有明显的类风眼结构和伸延至热带冷锋

温带气旋,亦称为锋面气旋中纬度气旋,是一种发生在地球中纬度地区的大尺度低压系统。温带气旋附带锋面,一段时间后将合并成为囚锢锋[1]

惯用称呼

一个温带气旋英语October 2010 North American storm complex正在美国发展,生命史从2010年10月25日至27日。

气旋”一词适用于各种各样的低压区,其中一个是温带气旋,“温带”一字说明这种气旋一般发生在温带中纬度地区,亦即地球南北纬30-60度,因此温带气旋亦有中纬度气旋之称[2]。天气预报和公众经常称呼温带气旋为锋面气旋、锋面低气压和温带低气压。

分布范围

温带气旋的分布范围。

在温带,南北温差比较明显,而温带气旋的能量来源正是温度梯度,所以温带气旋通常都在温带发展[3],包括从热带气旋亚热带气旋转性而成的温带气旋,但有研究指出南半球的温带气旋的活跃范围从南纬30至70度。平均每6小时有37个气旋正在活跃当中,而每个冬季平均有234个温带气旋形成[4] [5]

初生阶段

温带气旋的前身为低压区。遇上以下情况便会有低压区形成。

  • 寒带冷气团南下与副热带暖气团的辐合,形成一道静止锋,同时空气被迫抬升,形成低压区。
  • 高空西风槽前的正涡度平流引起高空辐散,促使气流上升,低层降压而形成低气压。
  • 高空的西风急流,出入口之高空辐散运动,引发地面低压发展。[6]

当低压区形成以后会逐渐受到科里奥利力而开始旋转,南面较暖的空气向北推,北面的空气向南推,形成暖锋和冷锋。在北半球,温带气旋逆时针旋转,使冷锋在左面、暖锋在右面,南半球为顺时针旋转。在此期间,温带气旋在可见光卫星云图上可表现为锋面云带变宽,向冷区凸起,色调变白,中高云加多。[3][7]

发展阶段

随着低压区的发展,温带气旋之中心最低气压继续下降(在天气图上表现为闭合等压线增加),且开始由正压变成斜压[8]由于冷空气移动较暖空气快,故冷锋会向暖锋推进。冷锋附近出现降雨或降雪,暖锋附近亦出现降水,总体而言,降水区域增大。随着温带气旋的发展,其厚度亦由低层发展至中高层,气流旋转式上升,高空低槽逐渐加深。在此期间,温带气旋在卫星云图上表现为锋面云带隆起部分更为明显,中高云后界开始向云内凹。[3]

爆发性气旋

当一个气压以每小时超过1百帕斯卡下降时,该温带气旋称为爆发性气旋[9][10][11]。爆发性气旋所在环境一般极佳,例如位置与暖流相近而获得巨大温带梯度,或在高速急流前端获得良好的高空辐散。环境越好,温带气旋越强。爆发性气旋的气压一般都低于980百帕斯卡。飓风级温带气旋一般都在北大西洋和北太平洋的12月至1月形成[12]。1986年12月14日至15日,一个在冰岛附近的温带气旋的气压低至920百帕斯卡 [13],相等于萨菲尔-辛普森飓风等级的五级飓风。在北冰洋的冬天,温带气旋的平均气压是980百帕斯卡,夏天则是1000百帕斯卡[14]

成熟阶段

在成熟阶段,温带气旋发展得最为旺盛,自地面至500百帕斯卡(即大约5至6公里高空)等势面高度均已成为圆型闭合环流。在地面,冷锋追上暖锋迫使暖空气上升,形成锢囚锋。此时,温带气旋范围最大,风力最强,气压最低,天气变化最为剧烈;轻则能够产生小阵雨雷暴,重则能够产生暴风雪,甚至龙卷风[1]。但因地面已被冷空气所占据,已成为冷性旋涡,故温带气旋将逐渐减弱[3]。在此期间,温带气旋在卫星云图上表现为云系后部有明显干舌,螺旋结构明显。云带伸至涡旋中心。[3]

消亡阶段

此阶段为温带气旋发展的最后阶段,此时温带气旋的中心气压上升,温带气旋已完全变成冷性漩涡,亦变回正压系统[8]。气旋的中心部分开始被填塞。从地面到500百帕等势面高度左右的闭合环流减弱,气流上升运动消失,最终减弱消散。在此期间,温带气旋在卫星云图上表现为干舌伸到气旋中心,螺旋云带围绕中心旋转一周以上,高低空环流中心与云系涡旋中心重合。[3]

与其他气旋的关系

2006年大西洋飓风季2006年飓风佛罗伦萨,该风暴在移入高纬度后转变为一温带气旋。

当热带气旋移入南北纬30至40度之间,会受到西风带的斜压和冷空气影响而逐渐转性为温带气旋,这个过程称为“温带转性”[15],不过位置上也有例外,例如2008年热带风暴海高斯同时受到东北季候风的冷空气和偏东气流的暖空气的温度梯度影响而在热带转性为温带气旋[16]。在温带转性过程中,系统会和附近的锋面合并或发展出锋面,系统的大小也会增加,而中心减弱,形状扭曲和变得不对称,且会由暖心逐渐变成冷心结构,而能量会由水蒸气冷却凝结时放出潜热变成温度梯度。不过如果环境优良,转性后系统可能再度增强。 [17][15]

在罕见的情况下,如果一个温带气旋进入一个较䁔的水域和垂直风切变偏低的环境,可以转性为亚热带气旋。若良好环境维持,更可以转性为热带气旋[18],这个过程称为热带转性。1991年完美风暴就是一个例子[19],但2008年台风白海豚直接从温带气旋转为热带气旋。

北大西洋,温带或热带转性发生次数最多的月份是九月和十月,因为当时空气和海洋表面温度的温度梯度都是最大的[20]

联合台风警报中心使用“温带转性分析法”(英语:Extratropical transition technique,縮寫:XT)通过可见光和红外光卫星云图估计正在转性为温带气旋的热带气旋强度。在转性的过程当中,热带气旋会先逐渐变为后热带气旋再增强为温带气旋[21]。如果一个热带气旋中心较少对流,可能德沃夏克分析法失败[22],而若一个热带气旋整体上较少对流,会导致德沃夏克分析法低估热带气旋强度[23]。在温带转性过程中经常会有以上情况出现,所以温带转性分析法结合德沃夏克分析法和用于估计亚热带气旋强度的Hebert-Poteat分析法。温带转性分析法只适用于正在转性的热带气旋,一旦热带气旋完全转性,便不再适用。

结构

QuikSCAT拍下两个温带气旋的图像,显示温带气旋的最大风力在锢囚峰的外围。

在温带气旋里,冷空气控制之区域为晴空干燥区,而暖空气及锋面带则伴随大雨或雷暴等不稳定天气[6]。越接近温带气旋的中心,气压越低,在温带气旋的中心气压最低[24]。温带气旋中心的温度比外围低,因此属于冷心结构[25]

命名

而2015/16年冬季起,英国气象局及爱尔兰气象局试行对较强及对英国及爱尔兰有显著影响的温带气旋进行命名[26],以名字依英文字母排列[27]。但“Q”、“U”、“X”、“Y”和“Z”不会被用作名字的起首字母。而为避免混乱,如温带气旋是由热带气旋转性而成,会沿用热带气旋时期的名称,但会加上“ex-”以示识别。

参见

参考资料

外部连接